I computer che possono utilizzare le proprietà della meccanica quantistica risolvono i problemi più velocemente della tecnologia attuale. Questo è interessante, ma nel farlo devono superare un enorme svantaggio.
Il nitruro di niobio, una sostanza superconduttrice, può essere aggiunto a un substrato semiconduttore di nitruro per formare uno strato cristallino piatto, come dimostrato dai ricercatori giapponesi, che potrebbero aver fornito la soluzione. Questo metodo potrebbe essere semplice per produrre qubit quantistici che possono essere utilizzati con i normali dispositivi di elaborazione.
Un team di ricercatori dell'Istituto di Scienze Industriali del The Università di Tokyo ha mostrato come film sottili di nitruro di niobio (NbNx) possono essere cresciuti direttamente sopra uno strato di nitruro di alluminio (AlN). Il nitruro di niobio può diventare superconduttore a temperature inferiori a 16 gradi sopra lo zero assoluto.
Quando viene posizionato in un dispositivo noto come giunzione Josephson, può essere utilizzato per creare un qubit superconduttore. I ricercatori hanno esaminato l'effetto della temperatura sulle strutture cristalline e le caratteristiche elettriche dei film sottili di NbNx prodotti su substrati stampo di AlN. Hanno dimostrato che la spaziatura degli atomi dei due materiali era sufficientemente compatibile da risultare in strati piatti.
Primo e il corrispondente autore Atsushi Kobayashi disse, "Abbiamo scoperto che a causa della piccola discrepanza del reticolo tra nitruro di alluminio e nitruro di niobio, uno strato altamente cristallino potrebbe crescere all'interfaccia".
“La cristallinità dell'NbNx è stata caratterizzata con la diffrazione dei raggi X e la topologia della superficie è stata catturata utilizzando la microscopia a forza atomica. Inoltre, la composizione chimica è stata verificata mediante spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Il team ha mostrato come la disposizione degli atomi, il contenuto di azoto e la conduttività elettrica dipendessero tutti dalle condizioni di crescita, in particolare dalla temperatura”.
"La somiglianza strutturale tra i due materiali facilita l'integrazione dei superconduttori nei dispositivi optoelettronici a semiconduttore".
Inoltre, l'interfaccia nettamente definita tra il substrato AlN, che ha un'ampia banda proibita, e NbNx, che è un superconduttore, è essenziale per il futuro dispositivi quantistici, come le giunzioni Josephson. Gli strati superconduttori che sono spessi solo pochi nanometri e hanno un'elevata cristallinità possono essere utilizzati come rivelatori di singoli fotoni o elettroni.
Riferimento della Gazzetta:
- Atsushi Kobayashi et al. Crescita epitassiale controllata in fase cristallina di superconduttori NbNx su semiconduttori AlN a banda larga”. Interfacce materiali avanzate. DOI: 10.1002/ammi.202201244
